嵌入式键盘控制实验

嵌入式系统应用实验报告姓名：学号：学院：专业：班级：指导教师：实验1、流水灯实验编程控制实验板上LED灯轮流点亮、熄灭，中间间隔一定时间。

实验主要考察对STM32F10X系列单片机GPIO的输出操作。

参阅数据手册可知，通过软件编程，GPIO可以配置成以下几种模式：◇输入浮空◇输入上拉◇输入下拉◇模拟输入◇开漏输出◇推挽式输出◇推挽式复用功能◇开漏式复用功能根据实验要求，应该首先将GPIO配置为推挽输出模式。

由原理图可知，单片机GPIO输出信号经过74HC244缓冲器，连接LED灯。

由于74HC244的OE1和OE2都接地，为相同电平，故A端电平与Y端电平相同且LED灯共阳，所以，如果要点亮LED，GPIO应输出低电平。

反之，LED灯熄灭。

软件方面，在程序启动时，调用SystemInit()函数〔见附录1〕，对系统时钟等关键部分进行初始化，然后再对GPIO进行配置。

GPIO配置函数为SZ_STM32_LEDInit()〔见附录2〕，函数中首先使能GPIO 时钟：RCC_APB2PeriphClockCmd(GPIO_CLK[Led], ENABLE);然后配置GPIO输入输出模式：GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP；再配置GPIO端口翻转速度：GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz；最后将配置好的参数写入寄存器，初始化完成：GPIO_Init(GPIO_PORT[Led], &GPIO_InitStructure)。

初始化完成后，程序循环点亮一个LED并熄灭其他LED，中间通过Delay()函数进行延时，到达流水灯的效果〔程序完整代码见附录3〕。

实验程序流程图如下：硬件方面，根据实验指南，将实验板做如下连接：实验二、按键实验利用STM32读取外部按键状态，按键按下一次产生一次外部中断在中断处理函数中使按键所对应的灯亮起。

一、实验目的1. 理解键盘驱动程序的基本原理和设计流程。

2. 掌握键盘扫描矩阵的原理和实现方法。

3. 学习使用C语言进行键盘扫描驱动程序的开发。

4. 提高嵌入式系统开发能力和实际动手能力。

二、实验环境1. 开发平台：北邮嵌入式实验室提供的STM32开发板。

2. 编译工具：Keil uVision 5。

3. 实验软件：嵌入式Linux操作系统。

三、实验原理键盘扫描矩阵是一种常用的键盘输入方式，它通过行和列的交叉来检测按键的状态。

当按键被按下时，行和列的交叉点会形成一个特定的逻辑地址，该地址对应于键盘上的一个按键。

在嵌入式系统中，键盘驱动程序负责扫描键盘矩阵，识别按键状态，并将按键信息传递给上层应用程序。

本实验中，我们将使用C语言开发键盘驱动程序，实现以下功能：1. 初始化键盘硬件资源。

2. 扫描键盘矩阵，识别按键状态。

3. 将按键信息转换为ASCII码或其他编码格式。

4. 通过中断或轮询方式将按键信息传递给上层应用程序。

四、实验步骤1. 硬件连接将STM32开发板与键盘模块连接，确保键盘模块的行和列引脚正确连接到开发板的GPIO引脚。

2. 编写键盘驱动程序（1）初始化键盘硬件资源在驱动程序中，首先需要初始化键盘硬件资源，包括设置GPIO引脚的模式、上拉/下拉电阻等。

```cvoid keyboard_init(void) {// 设置GPIO引脚模式为输出GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// 设置GPIO引脚模式为输入__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);}```（2）扫描键盘矩阵在驱动程序中，编写一个函数用于扫描键盘矩阵，识别按键状态。

实验六键盘控制LED灯实验1实验目的(1) 通过实验掌握中断式键盘控制与设计方法；(2) 熟练编写S3C2410中断服务程序。

2 实验设备(1) S3C2410嵌入式开发板，JTAG仿真器。

(2) 软件：PC机操作系统Windows XP，ADS1.2集成开发环境，仿真器驱动程序，超级终端通讯程序。

3 实验内容编写中断处理程序，处理一个键盘中断，并在串口打印中断及按键显示信息。

4 实验步骤(1) 参照模板工程，新建一个工程keypad，添加相应的文件，并修改keypad 的工程设置；(2) 创建keypad.c并加入到工程keypad中；(3) 编写键盘中断程序；参考代码如下：①串口初始化程序void uart_init()/* UART串口初始化*/{GPHCON |= 0xa0; //GPH2,GPH3 used as TXD0,RXD0GPHUP = 0x0; //GPH2,GPH3内部上拉ULCON0 = 0x03; //8N1UCON0 = 0x05; //查询方式为轮询或中断;时钟选择为PCLKUFCON0 = 0x00; //不使用FIFOUMCON0 = 0x00; //不使用流控UBRDIV0 = 26; //波特率为57600,PCLK=12Mhz}②发送数据while( ! (UTRSTAT0 & TXD0READY) );UTXH0 = c;③接收数据while( ! (UTRSTAT0 & RXD0READY) );return URXH0;④打印数据int i = 0;while( str[i] ){putc( (unsigned char) str[i++] );}return i;⑤按键初始化int key_init()/* 按键初始化*/{GPFCON = 0x55aa;GPFUP = 0xff;printk("按键初始化OK\r\n");return 0;}⑥中断初始化void irq_init()/* 中断初始化*/{INTMSK &= ~(3<<2);printk("中断初始化OK\r\n");}(5) 编译keypad；(6) 运行超级终端，选择正确的串口号，并将串口设置位：波特率（115200）、奇偶校验（None）、数据位数（8）和停止位数（1），无流控，打开串口；(7) 运行程序，在超级终端中输入的数据将回显到超级终端上，结果如图5.4所示：图6.1 初始化运行结果图6.2 main运行结果5 实验总结通过这次实验我巩固了上次实验的串口的使用方法，串口初始化、发送数据和接收数据，同时也熟悉了中断的处理过程，即保护现场、中断处理、恢复现场并返回。

《嵌入式系统设计》实验报告（2011-2012学年第2学期）实验三键盘及LED驱动实验—C语言实现方法一、实验目的1．学习键盘及LED驱动原理。

2．掌握ZLG7289芯片的使用方法。

二、实验内容通过ZLG7289芯片驱动17键的键盘和8个共阴极LED，将按键值在LED上显示出来。

三、预备知识1．掌握在ARM SDT 2.5或ADS1.2集成开发环境中编写和调试程序的基本过程。

2．了解ARM应用程序的框架结构。

3．了解µC/OS-II多任务的原理。

四、实验设备及工具硬件：ARM嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上。

软件：PC机操作系统win98、Win2000或WinXP、ARM SDT 2.51或ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序五、实验原理ZLG7289A是一片具有串行接口的，可同时驱动8位共阴式数码管（或64只独立LED）的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵，单片即可完成LED显示﹑键盘接口的全部功能。

ZLG7289A内部含有译码器，可直接接受BCD码或16进制码，并同时具有2种译码方式。

此外，还具有多种控制指令，如消隐﹑闪烁﹑左移﹑右移﹑段寻址等。

ZLG7289A具有片选信号可方便地实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口。

其特点如下：a．串行接口无需外围元件可直接驱动LED。

b．各位独立控制译码/不译码及消隐和闪烁属性。

c．（循环）左移/（循环）右移指令。

d．具有段寻址指令方便控制独立LED。

e．键盘控制器内含去抖动电路。

表2-5 引脚说明引脚名称说明1 ，2 VDD 正电源3 ，5 NC 悬空4 VSS 接地6 /CS 片选输入端，此引脚为低电平时，可向芯片发送指令及读取键盘数据7 CLK 同步时钟输入端，向芯片发送数据及读取键盘数据时，此引脚电平上升沿表示数据有效8 DATA 串行数据输入/输出端，当芯片接收指令时此引脚为输入端，当读取键盘数据时此引脚在读指令最后一个时钟的下降沿变为输出端9 /KEY 按键有效输出端，平时为高电平，当检测到有效按键时，引脚变为低电平10-16 SG-SA 段g—段a 驱动输出17 DP 小数点驱动输出18-25 DIG0-DIG7 数字0—数字7驱动输出26 OSC2 振荡器输出端27 OSC1 振荡器输入端28 /RESET 复位端ZLG7289A的控制指令分为二大类——纯指令和带有数据的指令：1．纯指令（1）复位（清除）指令，如表2-6所示：表2-6 复位指令格式D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 0 1 0 0 1 0 0当ZLG7289A收到该指令后，将所有的显示清除，所有设置的字符消隐、闪烁等属性也被一起清除。

实验三键盘接口和七段数码管的控制实验一、实验目的1. 学习4X4键盘的与CPU的接口原理2. 掌握键盘芯片HD7279的使用，及8位数码管的显示方法；二、实验内容1. 通过4X4按键完成在数码管上的各种显示功能，以及LCD上显示。

三、实验设备1.EL-ARM-830+教学实验箱，PentiumII以上的PC机，仿真调试电缆。

2. PC操作系统WIN98或WIN2000或WINXP，ADS1.2集成开发环境，仿真调试驱动程序。

四、实验原理键盘和7段数码管的控制实验，是通过键盘的控制芯片HD7279A来完成的。

它的信号线及控制线连接到S3C2410上，驱动线直接连到8位共阴的7段数码管上。

由于其芯片的接口电压是5V的，而S3C2410的接口电压是3.3V，所以，HD7279A的信号、控制线经过CPLD 把电压转换到3.3V，然后送入CPU中。

HD7279是一片具有串行接口的可同时驱动8位共阴式数码管或独立的LED的智能显示驱动芯片。

该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵，单片即可完成显示键盘接口的全部功能。

内部含有译码器可直接接受BCD码或16进制码并同时具有两种译码方式。

此外还具有多种控制指令如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等，具有片选信号可方便地实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口。

HD7279在与S3C2410接口中，它使用了4根接口线。

片选信号#CS（低电平有效），时钟信号CLK，数据收发信号DATA，中断信号#KEY（低电平送出），EL-ARM-830+实验箱与其的接口中，使用了三个通用I/O接口，和一个外部中断，实现了与HD7279A的连接，S3C2410的外部中断接HD7279的中断#KEY，三个I/O口分别与HD7279A的其他控制、数据信号线相连。

HD7279的其他管脚分别接4X4按键和8位数码管。

当程序运行时，按下按键，平时为高电平的HD7279A的#KEY就会产生一个低电平，送给S3C2410的外部中断5请求脚，在CPU中断请求位打开的状态下，CPU会立即响应外部中断5的请求，PC指针就跳入中断异常向量地址处，进而跳入中断服务子程序中，由于外部中断4/5/6/7使用同一个中断控制器，所以，还必须判断一个状态寄存器，判断是否是外部中断5的中断请求，当判断出是外部中断5的中断请求，则程序继续执行，CPU 这时，通过发送#CS片选信号选中HD7279A，再发送时钟CLK信号和通过DATA线发送控制指令信号给HD7279A，HD7279A得到CPU发送的命令后，识别出该命令，然后，扫描按键，把得到键值回送给CPU，同时，在8位数码管上显示相关的指令内容，CPU在得到按键后，有时，程序还会给此键值一定的意义，然后再通过识别此按键的意义，进而进行相应的程序处理。

一、实验目的1. 熟悉嵌入式系统开发的基本流程和常用工具；2. 掌握嵌入式系统硬件资源的使用方法；3. 熟悉嵌入式系统软件开发的基本方法；4. 提高嵌入式系统设计能力。

二、实验内容1. 硬件平台：基于STM32F103系列单片机的开发板；2. 软件平台：Keil uVision5集成开发环境；3. 实验任务：设计一个简单的嵌入式系统，实现按键输入和LED灯控制功能。

三、实验原理1. 硬件原理：STM32F103系列单片机是一款高性能、低功耗的ARM Cortex-M3内核微控制器，具有丰富的片上外设资源，如GPIO、定时器、ADC等。

在本实验中，主要使用GPIO进行按键输入和LED灯控制。

2. 软件原理：嵌入式系统软件开发主要包括底层驱动程序、中间件和应用层。

底层驱动程序负责硬件资源的管理和配置；中间件提供系统服务，如通信、定时器等；应用层实现用户功能。

在本实验中，主要使用C语言编写程序，实现按键输入和LED灯控制功能。

四、实验步骤1. 硬件连接：将开发板上的按键和LED灯分别连接到单片机的GPIO端口；2. 软件编写：（1）创建项目：在Keil uVision5中创建一个新的项目，选择STM32F103系列单片机作为目标设备；（2）添加源文件：添加一个C语言源文件，用于编写主程序；（3）配置GPIO：在源文件中编写GPIO初始化代码，配置按键和LED灯的GPIO端口为输入和输出模式；（4）编写按键输入程序：编写按键扫描函数，用于检测按键状态，并根据按键状态控制LED灯；（5）编译程序：编译项目，生成目标文件；（6）下载程序：将编译好的程序下载到开发板；3. 实验验证：在开发板上运行程序，观察按键输入和LED灯控制功能是否正常。

五、实验结果与分析1. 实验结果：按键按下时，LED灯点亮；按键松开时，LED灯熄灭；2. 实验分析：通过编写程序，实现了按键输入和LED灯控制功能，验证了嵌入式系统开发的基本流程和常用工具。

实验报告课程名称嵌入式系统实验名称4x4键盘控制实验姓名王闯学号200907040318 专业班级软件0903实验日期年月日成绩指导教师王彩玲一、实验目的1 、通过实验掌握中断式键盘控制与设计方法；2 、掌握中断式键盘检测程序的设计思路；3 、熟练编写ARM 核处理器S3C44B0X 中断程序；二、实验设备1 、硬件：EMBEST S3CEV40 实验平台，Embest ARM 标准/ 增强型仿真器套件，PC 机；2 、软件：Embest IDE 2003 集成开发环境，Windows 98/2000/NT/XP 操作系统。

三、实验内容使用实验板上4 ×4 用户键盘，编写程序通过中断的方式读入键值，并在实验板的LE D数码管上显示读到的键值。

四、实验原理键盘接口电路如图所示，板上扩展了一个4×4行列式矩阵键盘接口。

该键盘是采用中断扫描的方式进行工作，行线选用了4个数据线，列线选用了4个地址线。

行线接上拉电阻保持高电平，并通过与门74HC08将输出信号与MCU 的中断EXINT1连接；列线接下拉电阻保持低电平。

当有键盘按下时，该行线被拉为低电平，使得EXINT1输入也为低电平，MCU 产生中断。

中断产生后通过对键盘的行和列进行扫描的方法可以计算出是哪个键按下，并跳到相应的键盘处理程序中去。

芯片74HC541是通过片选信号nGCS3来选通的，这样可以保证在键盘不使用的情况下MCU 读不到行线的输入信息。

123456784*4KEYBOARDCON7VDD33121311U13D 74HC089108714U13C74HC08456U13B 74HC08VDD33L0L1L2L3EXINT1R354.7K R364.7K R374.7K R384.7KD71N4148D81N4148D91N4148D101N4148G11A12A23A34Y217Y118G219VCC 20A45A56A67A78Y613Y514Y415Y316A89GND 10Y811Y712U10074HC541VDD33D0D1D2D3A1A2A3A4L0L1L2L3NGCS3GNDGND 1A11Y 22A32Y 45A116Y 126A13VCC 143A53Y 6GND74Y 84A95Y 10U10174HC17R20010K R20110K R20210K R20310K R20410KR20510K GND GND VDD33GNDGND五、实验操作步骤（1 ）准备实验环境。